El pasado mes de agosto de 2021, en otro post, os comentábamos uno de los avances más relevantes que se había conseguido en el ámbito de la energía nuclear de fusión en los últimos años. Aquella noticia trataba sobre el récord de energía generada por fusión en EEUU. Pues bien, dicho récord ya ha sido batido varias veces desde entonces por los proyectos chino, surcoreano y japonés lo que habla bien a las claras del esfuerzo que la ciencia está poniendo es desarrollar esta tecnología lo antes posible. En esta ocasión el récord nos toca mas cerca porque ha sido alcanzado en un país europeo, concretamente Reino Unido. Y es que su instalación experimental “Joint European Torus” (JET, algo así como “Toroide europeo conjunto” en español) ha duplicado el récord de la cantidad de energía generada a partir de la fusión.
En aquel otro post ya os explicamos que era la fusión nuclear y en que se diferenciaba de la “convencional” fisión nuclear. A modo de resumen solo recordar que, en la FUSIÓN nuclear, a diferencia de en la FISIÓN nuclear donde átomos de gran tamaño se dividen en otros más pequeños generando energía en el proceso, átomos ligeros se unen para formar otros más grandes generando grandes cantidades de energía en el proceso. Estos átomos ligeros suelen ser deuterio y tritio que se unen para formar átomos de helio, luego no hay residuo peligroso alguno. También os comentábamos que para que se diera la fusión nuclear se debían dar unas condiciones extremas (enorme presión y temperaturas de 15000000 de grados). En estas condiciones, los núcleos se aproximan a distancias suficientemente cortas para que la energía nuclear fuerte (la que actúa en los núcleos atómicos manteniendo a los nucleones (protones y neutrones) unidos), que en distancias cortas es mayor que la electrostática y tiende a juntar los núcleos, empiece a ser dominante y cause la fusión.
Pues bien, el pasado 9 de febrero el JET, construido en el Centro Culham para Energía de Fusión (CCFE) cerca de Oxford en el Reino Unido, consiguió generar el pulso de energía sostenida más alto jamás creado mediante la fusión nuclear. En realidad, esto hay que verlo como un éxito europeo ya que el JET, pese a que está operado por la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido, está diseñado y gestionado por un programa científico fruto de una colaboración europea llamada EUROfusion.
Pese a que estos resultados son extremadamente relevantes y esperanzadores, todavía no ha sido suficiente para superar el desafío actual que se plantea: generar más energía de la que se necesita para obtener la reacción de fusión. Sin embargo, los resultados de JET son altamente esperanzadores pues sugieren que un proyecto más ambicioso como es el ITER, situado Cadarache (Francia) y que es un reactor de fusión que usa la misma tecnología y mezcla de combustible que el JET pero con más capacidad de generación, si podría llegar a alcanzar este objetivo. Los planes son que el ITER, que por el momento ha costado la friolera 22 mil millones de dólares, comience los experimentos de fusión en 2025.
Por lo tanto, el trabajo desarrollado en JET es de vital importancia para ayudar a los científicos a predecir cómo se comportará ITER. JET e ITER usan campos magnéticos muy altos para confinar lo que se conoce plasma, un gas sobrecalentado de isótopos de hidrógeno (deuterio y tritio). Como decíamos antes, bajo enormes temperaturas y presión, los isótopos se fusionan en helio, liberando energía en forma de neutrones. JET utilizó un combustible hecho de partes iguales de tritio y deuterio, la misma mezcla que alimentará a ITER. El tritio es un isótopo raro y radiactivo del hidrógeno. Cuando este se fusiona con el deuterio, las reacciones producen muchos más neutrones que las reacciones entre partículas de deuterio solas y por consiguiente aumenta la producción de energía.
El experimento en que se batió el récord se llevó a cabo el pasado 21 de diciembre de 2021 y el JET produjo 59 megajulios de energía en un «pulso» de fusión de 5 segundos. Producir la energía durante varios segundos como fue este caso es esencial para comprender el calentamiento, el enfriamiento y el movimiento que ocurre dentro del plasma lo que será crucial para operar el ITER.
Recordad que en la noticia del pasado agosto se decía que en EE. UU había establecido un récord de fusión, pero utilizando una tecnología diferente mediante el uso de láseres. En aquella ocasión pese a que la energía generada fue de solo 1,3 megajulios (es decir, unas 45 veces más bajo que la actual del JET), se consiguió la salida de energía de fusión más alta registrada en relación con la energía de entrada (0,7/1), relación que no ha podido ser superada por el JET (0,33/1). Sin embargo, los científicos aseguran que JET es una versión reducida de ITER (una décima parte del volumen, es decir, una bañera comparada con una piscina). Esto implica que se pierde calor más fácilmente que el ITER, por lo que nunca se esperó que se alcanzara una relación de 1/1. Pero si los ingenieros aplicaran las mismas condiciones y el mismo enfoque físico al ITER que al JET, probablemente el ITER alcanzaría su objetivo de una relación 10/1, produciendo diez veces la energía inicial.
Gracias al JET los científicos están obteniendo una gran cantidad de información que van a poder analizar en los próximos años. Sin embargo, el experimento final que dio lugar al récord llevó el dispositivo a su máximo absoluto. De hecho, el año pasado, EUROfusion decidió poner fin a las operaciones de JET a fines de 2023, 40 años después de que comenzaran. Toca pues desmantelar el experimento y, lo que es más importante, encontrar acomodo en otros proyectos de investigación para el hardware y la experiencia operativa de JET.
